2024多波束系统介绍

RP = Origin +Y’
+X’
N
RP = Origin
借助罗经才能确定 多波束条带在地球 坐标下的走向
3、运动传感器
纵摇角度
在水深30米条件下 若船横摇3度 垂直波束将偏移 1.57米
未经稳定的波 束受船舶运动 影响
实际照射的区域
60度方向的波束将偏移 4.46米
希望照射的区域
OCTANS 光纤罗经及运动传感器
波束形成器原理
基元 1
基元 2
基元 3
基元 4
...... ...... ......
基元 N-2 基元 N-1 基元 N
束控
Amp. 1
Amp. 2
Amp. 3
Amp. 4
Amp. 30
Amp. 31
Amp. 32
脉冲长度
波束编号
Gen. 1
Gen. 2
Gen. 3
Gen. 4
Gen. 30
Gen. 31
OCTANS 集罗经、运动传感器于一体，可以提供载 体真方位角、纵横摇角度、升沉量等有关信息，是当 今世界上唯一采用光纤陀螺技术、能同时提供真北方 位和运动姿态的固态罗经运动传感器
4、直读式声速剖面仪
AML SVPlus
声速剖面及声速改正
θ1 C1 α11
C2
α21 θ2
声波在声速变化界面发 生折射 C1 C2 Cos(α1) Cos(α2)
多波束系统介绍
ShipScan-from NAVO.mov
劳雷工业公司
海道测量的历史
从 1920年代开始使用单 波束声纳测深 从1960 年代开始使用侧 扫声呐帮助确定海底类型
Side Scan Imagery
海道测量的历史– 多波束
1970 年代中期美国海军从深海调查需要发展起来
多波束声纳
Gen. 32
触发脉冲发生器
相控阵实现波束导向
弧形阵，对表面声速不敏感
平面阵，表面声速非常重要
Sonic 2024 – 声纳头电子部件
2015/10/27
Commercial in confidence
21
2、GPS 接收机
+Y’
+X’
N
RP = Origin
3、罗经
+Y +X
由安装决定了多波 束实测条带总是与 船轴向垂直
较好的单波束的波束角 为 8 度
波束角大小由什么决定 ？
换能器越大，波束角越小
换能器形式
直径为D的圆平面阵
波束宽度
λ/ D
边长为L的方形平面阵
长度为L的连续线阵
0.89 λ/ L
0.89 λ/ L
间距为 l ≤ λ/2 的
n元线列阵
0Байду номын сангаас89 λ/ n l
波束导向
相控阵
对声源阵中不同基元接收到的信号进行适当的相位或时间延迟可实现波束 导向
波束形成 - Mills 交叉原理
发射波束 1.0° to 3.0° 形成的接收波束 0.5° to 3.0°
一个波束脚印
波束变窄的方法 -- 干涉
振源个数越多波束越窄
波束角度决定水平分辨率
30米水深时，对应的最小脚印宽：
0.5 度波束角：0.13 米 1.5 度波束角：0.39 米 8 度波束角： 4.19 米
Sonic 2024 实测结果
长江铜锣峡河段实测图
2015/10/27
Commercial in confidence
40
2024多波束实测沉船
2024多波束实测沉船
谢谢！
200kHz 多波束
Sonic 2024/2022系统组成
GPS Qinsy GGA
数据采集 计算机
1PPS+ ZDA
网线
接线盒
OCTANS 罗经和运动传 感器
声速剖面 仪
2024 换能器
2015/10/27 7
1、多波束测深仪
• 干端部件包括接线盒
和数据采集计算机。 • 湿端是一个便携式的 换能器探头。
控制软件Sonic Control 外业导航采集软件：Qinsy
内业后处理软件：Caris（数据采集后展开）
多波束控制软件：Sonic Control
多波束数据采集软件
多波束数据后处理软件 CARIS HIPS
多波束应用
长江救捞局 作业现场
2024 测得的水下码头柱子
2024 用于场地清除调查
单波束测深仪的局限性-分辨率
波束立体角的大小 决定了单波束测深 仪的分辨率
小深度 小照射面积
固定的波束 立体角
面积= 立体角x 深度2
大深度 大照射面积
为什么要用多波束系统
单波束 多波束
好的单波束测深仪波束角为 8度
好的多波束测深仪波束角为 0.5 度
为什么要用多波束系统
200 kHz 单波束
Bottom Bottom after correction
声速测量问题
• 测量出现效果：
使用声速剖面大于真实声速剖面时出现笑脸
使用声速剖面小于真实声速剖面时出现哭脸
声速测量问题
表面声速仪的重要性
设备安装及测量相对位置
安装校正讲解
横摇Roll 纵摇Yaw
朝向Heading
软件讲解及坐标改正
– 把探头放在水中，系 统就可以测量、显示 并输出海底地形，包 括量程范围内的目标 数据。
多波束测深仪是如何工作的？
• 多波束测深仪发射换能器发出一个
声脉冲，在水中传播并被海底或行 进中遇到的其他物体所反射。
• 反射信号同时被探头内数百个独立
的声学基元接收。
多波束测深仪
波束脚印
多波束发射波束
多波束接收波束